ZLG22型折塔式履带螺杆桩机的研制

郭海艳/GUO Hai-yan

（东北煤田地质局沈阳钻探机械研制中心，辽宁 沈阳 110122）

1 概 述

针对不同地域、不同岩层的施工，特别是硬岩地层和复杂岩土地层，一般的桩基础设备难以施工，或施工效率很低，施工成本高。螺杆桩和SDS挤土桩是国家推广的节能减排桩型，它具有单桩承载力高，能实现一柱一桩，节材大约30%～35%。目前国内螺杆桩机的动力头输出扭矩普遍不足（在300kNm以下），同时动力头与主卷扬的同步性存在问题。在施工过程中存在桩螺牙土体扰动现象，减少了土体的承载力，没有形成真正的螺杆桩。通过与桩基础设计专业人士沟通，参照我公司研制的第一代螺杆桩机的现场施工记录，根据不同岩土的物理性质指标，决定研制ZLG22型机电液一体化折塔式履带螺杆桩机，动力头扭矩额定值为450kNm，采用直流调速控制。主卷扬提升和加压均为700kN，采用交流变频控制，提升、加压绳采用同一卷筒单排正反双出绳。通过控制系统，能实现在空中形成螺纹轨迹同步控制，同时动力头和主卷扬能单独控制，动力头电机和主卷扬电机采用系统限流保护措施。行走履带采用电动控制，折塔、起塔及履带伸缩采用液压控制，便于拆装搬运。

2 结构组成

ZLG22型折塔机履带螺杆桩机的主要结构如图1所示。

3 性能参数

塔高（m） 28

钻孔深度（m） 22

图1 ZLG22型折塔螺杆桩机结构示意图

动力头输出扭矩（kNm） 450

最大提力升（kN） 700

整机质量（t） 95

4 结构特点

1）动力头采用双直流电机调速控制输入，中空轴输出。动力头减速器采用双硬齿面行星减速器，同时驱动一个硬齿面斜齿减速器输出，双硬齿面行星减速器采用水冷装置。双直流电机采用主从调速控制方式，实现同一转速。动力头额定输出转矩为450kNm，输出转速为0～12r/min。

2）主卷扬机采用交流变频调速控制，结构为内藏减速器大直径卷筒单排双出绳式。单绳额定拉力为175kN，绳速0～20m/min.

3）动力头与主卷扬同步控制。施工工作时，动力头在直流电机控制下带动螺杆钻具做旋转运动，同时在主卷扬绳的拉动下沿主塔轨道做竖直上下移动。动力头装置上面和下面分别有2组滑轮，主卷扬卷筒的双出绳分别通过桩架两组固定滑轮组缠绕动力头上下两组滑轮，形成牵引动力头装置向上运动和向下运动的钢丝绳都是4根绳，这样同一卷筒上双出绳的绳速都相同，无论动力头装置向上、向下移动，2根钢丝绳均处拉紧状态。通过电气控制装置，参照螺杆钻具直径和螺距的技术要求，设定程序调整控制电机达到动力头正转并同步下移，动力头反转并同步上移，螺杆钻具都在同一轨迹中运行。根据岩土的地耐力值调整动力头的转速及主卷扬的转速，提高施工效率。

4）动力头与主卷扬单动控制。为了实现一机多能，本桩机增加了大孔径硬岩成桩和SDS桩的施工功能。大孔径硬岩成桩要求施工设备动力头必须有足够的输出转矩。同时采用低速大扭矩挤压排土方式，钻进过程中有一部分岩土被钻具挤压到孔壁，其余部分被排到孔外。SDS桩是螺旋挤土桩，要求动力头转矩足够大。两种桩型都对动力头转矩有要求。根据岩土勘察报告，选择动力头的转速，对主卷扬的提升速度没有特殊要求，钻进过程中保证动力头电机不过流；提升过程中保证混凝土灌注不缩径、不断桩、不堵管就可以了。针对这两种桩的施工工艺要求，动力头与主卷扬分别能单独操作。

5）折塔桩架的设计。在满足JG/T 5006——92桩架技术条件前提下，采用BS700MC高强度板料，利用专业折弯成型和自动焊接设备，制造成矩形截面主塔，塔高28m，经3次折叠满足运输要求，利用液压起塔、落塔、折叠，履带行走采用电动控制，行走平稳。为了满足搬运要求，履带采用液压伸缩装置，施工时履带展宽达4.6m，运输时缩宽达3.3m。

5 结 语

我公司现已出厂十几台ZLG22型折塔式履带螺杆桩机，通过2年多的现场施工反馈，螺杆桩合格率100%，SDS桩合格率100%。该桩机在桩基础施工行业中具有绝对的优势，改变了原有的螺杆桩机在施工中效率低、桩质量不可靠等不足，同时扩展了硬岩大孔径桩的施工，为用户提供了一机多能的桩基础施工设备。该桩机为桩机开发制造方和建筑基础施工方都带来了可观的经济效益，为在建筑基础行业推广节能减排起到了很大的推进作用。

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